_ Cum ar putea laser- velele luminoase conduse rămân stabile?

Este un drum lung până la cea mai apropiată stea, ceea ce înseamnă că rachetele convenționale nu ne vor duce acolo. Cerințele de combustibil ar face nava noastră prohibitiv de grea. Deci o alternativă este să călătorești ușor. Literalmente. În loc să-ți iei combustibilul cu tine, pur și simplu atașează-ți nava micuță la o velă reflectorizantă mare și luminează cu un laser puternic.

Impulsul fotonilor ar împinge nava la o fracțiune din viteza luminii. Călărind un fascicul de lumină, o misiune cu vele luminoase ar putea ajunge la Proxima Centauri în câteva decenii. Dar, deși ideea este simplă, provocările de inginerie sunt semnificative, deoarece, de-a lungul deceniilor și ani-lumină, chiar și cea mai mică problemă poate fi dificil de rezolvat.

Un exemplu în acest sens poate fi văzut într-un recent arXiv. hârtie de pretipărire. Se uită la problema cum să echilibrezi o velă luminoasă pe un fascicul laser. Deși laserul ar putea fi îndreptat direct către o stea sau unde va fi în câteva decenii, vela luminoasă ar urma fasciculul doar dacă este perfect echilibrată.

Dacă o vela este ușor înclinată față de fasciculului, lumina laser reflectată ar da vela luminoasă o ușoară împingere transversală. Indiferent cât de mică ar fi această abatere, ea va crește în timp, făcându-și calea să se îndepărteze mereu de țintă. Nu vom alinia niciodată perfect o velă luminoasă, așa că avem nevoie de o modalitate de a corecta micile abateri.

Pentru rachetele tradiționale, acest lucru se poate face cu giroscoape interne pentru a stabiliza racheta și cu motoare care își pot regla dinamic tracțiunea la restabili echilibrul. Dar un sistem giroscop ar fi prea greu pentru o velă luminoasă interstelară, iar ajustările fasciculului ar dura luni sau ani pentru a ajunge la vela luminoasă, făcând imposibile schimbările rapide. Deci, autorii sugerează utilizarea unui truc radiativ cunoscut sub numele de efectul Poynting-Robertson.

Efectul a fost studiat pentru prima dată la începutul anilor 1900 și este cauzat de mișcarea relativă dintre un obiect și o sursă de lumină. De exemplu, un grăunte de praf care orbitează în jurul soarelui vede lumina venind într-un unghi ușor înainte, datorită mișcării sale prin lumina soarelui. Acea mică componentă înainte a luminii poate încetini atât de ușor asteroidul. Acest efect face ca praful să se deplaseze către sistemul solar interior în timp.

În această lucrare, autorii iau în considerare un model bidimensional pentru a vedea cum ar putea fi utilizat efectul Poynting-Robertson pentru a menține sonda noastră lightsail activată. curs. Pentru a menține lucrurile simple, ei au presupus că fasciculul de lumină este o simplă undă plană monocromatică. Laserele reale sunt mai complexe, dar presupunerea este rezonabilă pentru o demonstrație a conceptului. Apoi au arătat cum un sistem simplu cu două pânze poate folosi efectele mișcării relative pentru a menține ambarcațiunea în echilibru. Pe măsură ce pânzele se înclină ușor în afara cursului, o forță de restabilire a fasciculului îl contracarează. Astfel, demonstrarea conceptului ar putea funcționa.

Cu toate acestea, autorii au observat că în timp intră în joc efectele relativității. Studiile anterioare au luat efectul Doppler al mișcării relative, dar acest studiu arată că versiunea relativistă a aberației cromatice ar intra și ea în joc. Efectele relativiste complete ar trebui luate în considerare într-un design realist, care ar necesita modelare și optică sofisticate.

Așadar, o velă luminoasă încă pare o modalitate posibilă de a ajunge la stele. Trebuie doar să fim atenți să nu luăm în considerare provocările de inginerie.

(Fluierul)